Calore latente: definizione e formula per il calcolo

Congelare e sbrinare con il calore latente

Calore latente di solidificazione e fusione - Resistenza di sbrinamento - Evaporatore

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La solidificazione è il passaggio di una sostanza dallo stato liquido a quello solido e, come tutti i passaggi di stato, avviene a temperatura costante. Essa si realizza sottraendo energia termica alla sostanza, ossia mediante uno scambio di calore. Ciascuna sostanza ha una temperatura di solidificazione propria.

Calore latente di solidificazione

La quantità di calore da sottrarre dipende dalla massa della sostanza e dal suo calore latente di solidificazione, caratteristico e variabile da sostanza a sostanza.
Tra tutte le sostanze, l'acqua ha un calore latente tra i più alti, proprio come il calore specifico.

Questo significa che per congelare l'acqua occorre una grande quantità di energia: ovviamente anche per il processo inverso, lo scioglimento del ghiaccio, si deve somministrare una notevole quantità di energia termica, che dipende dal calore latente di fusione di detta sostanza.

Calore latente necessario per lo sbrinamento

Questo fatto deve essere tenuto in considerazione quando si deve dimensionare la resistenza di sbrinamento di un evaporatore. Volendo completare velocemente il processo e dato che devono essere messe in gioco grandi quantità di energia elettrica, la potenza elettrica che deve erogare tale resistenza risulta, di solito, essere molto elevata.

Definizione di calore latente

Per definizione, il calore latente è dato dalla quantità di energia termica necessaria per far avvenire il cambiamento di stato ad una massa unitaria (1 kg) di una sostanza alla temperatura nominale. Se la sostanza contiene impurità, il suo passaggio di stato avviene ad una temperatura inferiore.

Calcolo del calore latente per congelare

Per calcolare la quantità di calore necessaria per solidificare un liquido si utilizza la seguente formula:

dove:
c_L rappresenta il calore latente e m la massa della sostanza.

Esempio:
Per congelare 2 litri di acqua (pari a 2 kg) occorre sottrarre una quantità di calore pari a

Q = 334 kJ/kg x 2 kg = 668 kJ

Evidentemente la solidificazione di una quantità doppia, tripla,... di acqua richiede la sottrazione di una quantità doppia, tripla,... di calore.